[发明专利]一种锂硫电池复合正极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种锂硫电池复合正极材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：将TpPa‑COF在氮气氛围下加热碳化获得N‑GC‑TpPa；将获得的N‑GC‑TpPa和硫混合研磨，并将混合物在氩气环境下加热，得到复合物N‑GC‑TpPa/S；将复合物N‑GC‑TpPa/S和聚(二氟乙烯基)按比例混合，加入溶剂形成浆料，将浆料涂布在铝集电器上，烘干；即得锂硫电池复合正极材料。本发明方法制备的电极材料为多孔结构而具有很高的比表面积，同时复合材料所具有的微孔结构可以很好地抑制多硫化锂的扩散，从而提高电池的电化学性能，是一种优良的锂硫电池电极材料。

技术领域

本发明属于锂硫电池正极材料的制备技术领域，特别涉及一种锂硫电池复合正极材料的制备方法。

背景技术

锂硫电池(LSB)具有理论比容量高(1675mAh·g-1)、能量密度高(2600Wh·kg-1)、环境友好、价格低廉等性质，是一种高性能的新型储能电池。这些功能使其在电动汽车和便携式设备领域具有重要意义。

为了解决这些挑战，已经进行了各种实验，通过提高元素硫的导电性和抑制穿梭效应来提高LSB的电化学性能。在这些方法中，硫复合材料在具有高导电性和各种纳米结构的碳材料中的封装已被证明是一种有效的方法。尽管这些方法在某种程度上有效地改善了循环稳定性或延长了LSB的循环寿命，但是由于由于硫阴极的体积变化引起的结构变化，诸如多孔碳和导电聚合物的材料只能部分地抑制多硫化物穿梭在放电过程中。

经过现有技术的文献检索发现，2012年Donglin JIANG等在《Chemical SocietyReviews》41卷第6010-6022页发表Covalent Organic Framework(共价有机框架)，共价有机框架由有机结构单元通过共价键连接而形成，是一类具有规整多孔结构的平面高分子，具有较大的比表面积、结构的多样性以及可调控的物理化学性质。其在锂硫电池等新型储能器件领域具有巨大的潜在应用前景。然而，长期循环稳定性和高速率排放仍然具有挑战性，主要归因于低导电性和缺乏吸附性能，远远不能满足需要。

因此，需要设计制备同时兼具高比表面积和高导电性的复合正极材料，提高锂硫电池电化学性能。

发明内容

针对现有技术存在的上述缺点，本发明提供了一种锂硫电池复合正极材料的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种锂硫电池复合正极材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

S1、将TpPa-COF在氮气氛围下加热碳化获得N-GC-TpPa；

S2、将获得的N-GC-TpPa和硫混合研磨，并将混合物在氩气环境下加热，得到复合物N-GC-TpPa/S；

S3、将复合物N-GC-TpPa/S和聚(二氟乙烯基)按比例混合，加入溶剂形成浆料，将浆料涂布在铝集电器上，烘干；即得锂硫电池复合正极材料。

优选地，所述硫为元素硫、含硫化合物中的一种；更优选硫为S₈、Li₂S中的一种。

优选地，步骤S2中，所述N-GC-TpPa和硫混合的质量比为1:3。

优选地，步骤S1中，所述TpPa-COF的碳化温度为600-900℃，碳化1-3小时，加热至碳化温度的加热速率为5-10℃·min-1。

更优选地，所述碳化温度为800℃，碳化1小时。

优选地，步骤S2中，所述混合物的加热温度为140-170℃，时间为9-15小时。

更优选地，所述混合物的加热温度为155℃，时间为12小时。所述加热在氩气气氛下进行。在155℃的反应温度下，硫比较容易扩散到N-GC-TpPa的孔中。